Номер 6, страница 10 - гдз по химии 9 класс сборник задач и упражнений Габриелян, Тригубчак

1. Задачи на вычисление количества, массы или объёма продукта реакции, если одно из исходных веществ взято в избытке. Проверьте себя - номер 6, страница 10.

Условие.

6. К 159 мл 10 %-ного раствора хлорида кальция (плотность 1,05 г/мл) добавили 47 мл 25 %-ного раствора карбоната натрия (плотность 1,08 г/мл). По данным условия задачи рассчитайте:

а) массы исходных растворов;

б) массы реагентов;

в) количества реагентов;

г) массу осадка;

д) количество вещества, оставшегося в избытке.

(Ответы округлите с точностью до сотых.)

Решение.

Решение 2.

Дано:

$V_{р-ра}(CaCl_2) = 159$ мл

$\omega(CaCl_2) = 10\%$

$\rho_{р-ра}(CaCl_2) = 1,05$ г/мл

$V_{р-ра}(Na_2CO_3) = 47$ мл

$\omega(Na_2CO_3) = 25\%$

$\rho_{р-ра}(Na_2CO_3) = 1,08$ г/мл

$V_{р-ра}(CaCl_2) = 159 \text{ мл} = 0,000159 \text{ м}^3$

$\rho_{р-ра}(CaCl_2) = 1,05 \text{ г/мл} = 1050 \text{ кг/м}^3$

$V_{р-ра}(Na_2CO_3) = 47 \text{ мл} = 0,000047 \text{ м}^3$

$\rho_{р-ра}(Na_2CO_3) = 1,08 \text{ г/мл} = 1080 \text{ кг/м}^3$

Найти:

а) $m_{р-ра}(CaCl_2)$, $m_{р-ра}(Na_2CO_3)$ - ?

б) $m(CaCl_2)$, $m(Na_2CO_3)$ - ?

в) $n(CaCl_2)$, $n(Na_2CO_3)$ - ?

г) $m(\text{осадка})$ - ?

д) $n(\text{вещества в избытке})$ - ?

Решение:

Запишем уравнение реакции между хлоридом кальция и карбонатом натрия:

$CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$

а) массы исходных растворов

Массу раствора можно найти по формуле $m = \rho \cdot V$.

1. Масса раствора хлорида кальция:

$m_{р-ра}(CaCl_2) = \rho_{р-ра}(CaCl_2) \cdot V_{р-ра}(CaCl_2) = 1,05 \text{ г/мл} \cdot 159 \text{ мл} = 166,95 \text{ г}$

2. Масса раствора карбоната натрия:

$m_{р-ра}(Na_2CO_3) = \rho_{р-ра}(Na_2CO_3) \cdot V_{р-ра}(Na_2CO_3) = 1,08 \text{ г/мл} \cdot 47 \text{ мл} = 50,76 \text{ г}$

Ответ: масса раствора хлорида кальция – 166,95 г; масса раствора карбоната натрия – 50,76 г.

б) массы реагентов

Массу растворенного вещества (реагента) находим по формуле $m_{вещества} = m_{раствора} \cdot \omega$, где $\omega$ - массовая доля вещества.

1. Масса хлорида кальция:

$m(CaCl_2) = m_{р-ра}(CaCl_2) \cdot \omega(CaCl_2) = 166,95 \text{ г} \cdot 0,10 = 16,695 \text{ г} \approx 16,70 \text{ г}$

2. Масса карбоната натрия:

$m(Na_2CO_3) = m_{р-ра}(Na_2CO_3) \cdot \omega(Na_2CO_3) = 50,76 \text{ г} \cdot 0,25 = 12,69 \text{ г}$

Ответ: масса хлорида кальция – 16,70 г; масса карбоната натрия – 12,69 г.

в) количества реагентов

Количество вещества (в молях) находим по формуле $n = \frac{m}{M}$, где $M$ - молярная масса.

1. Молярная масса хлорида кальция $CaCl_2$:

$M(CaCl_2) = 40,08 + 2 \cdot 35,45 = 110,98 \text{ г/моль}$

2. Количество вещества хлорида кальция:

$n(CaCl_2) = \frac{m(CaCl_2)}{M(CaCl_2)} = \frac{16,695 \text{ г}}{110,98 \text{ г/моль}} \approx 0,15 \text{ моль}$

3. Молярная масса карбоната натрия $Na_2CO_3$:

$M(Na_2CO_3) = 2 \cdot 22,99 + 12,01 + 3 \cdot 16,00 = 105,99 \text{ г/моль}$

4. Количество вещества карбоната натрия:

$n(Na_2CO_3) = \frac{m(Na_2CO_3)}{M(Na_2CO_3)} = \frac{12,69 \text{ г}}{105,99 \text{ г/моль}} \approx 0,12 \text{ моль}$

Ответ: количество хлорида кальция – 0,15 моль; количество карбоната натрия – 0,12 моль.

г) массу осадка

Осадком в реакции является карбонат кальция $CaCO_3$. Чтобы найти его массу, нужно определить, какой из реагентов находится в недостатке.

1. Согласно уравнению реакции $CaCl_2 + Na_2CO_3 \rightarrow CaCO_3 \downarrow + 2NaCl$, реагенты взаимодействуют в мольном соотношении 1:1.

У нас есть $n(CaCl_2) \approx 0,15$ моль и $n(Na_2CO_3) \approx 0,12$ моль. Так как $0,12 < 0,15$, карбонат натрия $Na_2CO_3$ находится в недостатке и прореагирует полностью. Расчеты ведем по нему.

2. Количество вещества образовавшегося осадка $CaCO_3$ равно количеству вещества прореагировавшего $Na_2CO_3$:

$n(CaCO_3) = n(Na_2CO_3) \approx 0,12 \text{ моль}$ (для большей точности используем значение $0,1197$ моль из пункта в)

3. Молярная масса карбоната кальция $CaCO_3$:

$M(CaCO_3) = 40,08 + 12,01 + 3 \cdot 16,00 = 100,09 \text{ г/моль}$

4. Масса осадка $CaCO_3$:

$m(CaCO_3) = n(CaCO_3) \cdot M(CaCO_3) = 0,1197... \text{ моль} \cdot 100,09 \text{ г/моль} \approx 11,98 \text{ г}$

Ответ: масса осадка карбоната кальция – 11,98 г.

д) количество вещества, оставшегося в избытке

1. Избыточным реагентом является хлорид кальция $CaCl_2$.

2. Количество $CaCl_2$, прореагировавшего с $Na_2CO_3$, равно количеству $Na_2CO_3$ из-за соотношения 1:1.

$n(CaCl_2)_{\text{прореаг.}} = n(Na_2CO_3) \approx 0,12 \text{ моль}$

3. Количество вещества $CaCl_2$, оставшегося в избытке, равно разности между начальным количеством и прореагировавшим количеством.

$n(CaCl_2)_{\text{изб.}} = n(CaCl_2)_{\text{исх.}} - n(CaCl_2)_{\text{прореаг.}} \approx 0,15 \text{ моль} - 0,12 \text{ моль} = 0,03 \text{ моль}$

Используя более точные значения: $0,1504... - 0,1197... = 0,0307... \approx 0,03$ моль.

Ответ: в избытке останется 0,03 моль хлорида кальция.